本科毕业设计说明书

题 目：3NB-1300钻井泥浆泵

—液力端系统的设计

院 （部）：

专 业：

班 级：

姓 名：

学 号：

指导教师：

完成日期：目 录

摘 要.....................................................III

ABSTRACT.................................................IV

1前 言

1.1 课题的背景及研究意义..............................................................................................- 1 -

1.2 钻井泥浆泵的现状与趋势分析..................................................................................- 3 -

1.2.1 我国钻井泥浆泵现状.......................................................................................... - 3 -

1.2.2 钻井泥浆泵的发展趋势..................................................................................... - 4 -

1.3 现有研究的不足及本文研究的内容..........................................................................- 5 -

2钻井泵基本参数的确定

2.1 排量..............................................................................................................................- 7 -

2.2 泵压..............................................................................................................................- 7 -

2.3 冲程及冲程长度 ..........................................................................................................- 7 -

2.4 泵的额定功率 ..............................................................................................................- 8 -

2.5 额定活塞推杆力..........................................................................................................- 8 -

3钻井泥浆泵液力端总体设计

3.1 液力端的总体方案结构设计......................................................................................- 9 -

3.1.1 缸盖结构............................................................................................................ - 10 -

3.1.2 凡尔体结构....................................................................................................... - 10 -

3.1.3 拉杆结构........................................................................................................... - 11 -

3.1.4 活塞结构............................................................................................................ - 13 -

3.1.5 缸套结构............................................................................................................ - 13 -

3.1.6 阀箱结构............................................................................................................ - 14 -

3.2 钻井泥浆泵的主要作用及工作机构........................................................................- 15 -

4 液力端易损件设计分析

I4.1 泵阀设计分析............................................................................................................- 17 -

4.2 活塞设计分析 ............................................................................................................- 19 -

4. 3 缸套设计分析...........................................................................................................- 22 -

总 结...................................................- 24 -

谢 辞...................................................- 25 -

参考文献.................................................- 26 -

II摘 要

为了满足国际市场的需要，石化行业都在不断加大钻井设备的投入，同时加快了老

钻机的更新改造和新型轻便钻机的研制步伐，加之国际市场对钻井泵的需求量增大，使

得钻井泵的供求矛盾更加突出。随着新钻井工艺的应用和发展，要求开发具有更高更好

性能的新型钻井泵。

本文在液力端系统总体结构和工作原理的基础上,对 3NB-1300 钻井泥浆泵液力端

系统进行详细的结构设计与分析，重点对冲程、冲次及液力端易损件进行设计与计算。

关键词：钻井泥浆泵；液力端系统；冲程；冲次

球球：九一二八七九六一五

III3NB-1300 Mud Pump --Design of the Hydraulic System

ABSTRACT

In order to me et the de ma nd of internatio na l drilling market, the petrifa ctio n industry

are constantly increasing the inves tme nt in drilling eq uip me nt, and speeding up the

up grad ing of the old driller and the develop ment of the new driller. With the increased

de ma nd of mud p ump at the inte rnatio na l market, the contradiction between the supp ly and

de ma nd of the mud pump is mo re prominent. With the application and deve lop me nt of new

drilling technology, the market requires the better performance of new drilling pump.

This thesis detailed d es igns the structure of the hyd ra ulic system of 3NB-1300 mud

pump at the basis of o verall s truc ture and operating princ ip le, and foc us on the design and

computing of the stroke, frequency and the wearing part.

Key Words: Mud pump; Hydraulic system; Stroke; Frequency

IV1前 言

1.1 课题的背景及研究意义

石油钻井技术发展 90年代, 由于海洋深水油气田的开发和大量水平井钻井的需要,

不仅使钻机的功率加大, 提升能力加强, 而且使钻井泥浆泵功率也增加到 1470～

1618kW(2000～2200hp)。泵压则由 35MPa提到 52.7MPa。这种新参数的泥浆泵已经在半

潜式、浮动钻井船, 改造的自升式平台上大量采用。并在英国北海油田、美国墨西哥

湾油田、西非海岸的油气开发中服役。在南中国海也将 3NB1600 型泵的泵压提高到

52.7MPa 后使用在钻井平台上。预计在未来的几年中, 在我国的各类海洋平台和钻井

船上 3NB1300型和 3NB1600型泵也将陆续改造为 52.7MPa 或更换成 3NB2200型泵。而

在沙漠中大于 7000m 的油气井也将用 3NB2200型泵来完成。

采用大功率泥浆泵主要是解决在水平井段防止钻杆卡钻和清除井底岩屑, 加快进

尺, 为井下提供动力, 缩短钻井周期, 降低钻井成本。目前在一般水深小于 1200m 的

油田, 半潜式钻井船日租费用为$2.5 万元/天, 而在超深水域半潜式钻井船将高达$12

万元/天。因此, 采用安全可靠、性能先进的高压大功率泥浆泵是提高钻井效益的有效

途径。

目前, 国产大功率三缸泵最大为3NB1600型泵, 且压力为35MPa。为了尽快适应日益

发展的钻井技术的需要, 应加快研制国产3NB2200型泥浆泵。大功率泥浆泵在海上油田的

采用, 势必扩展到陆上超深井和水平井钻机上, 就像过去三缸单作用泵在海洋钻机上替

代双缸双作用泵一样, 形成一场革命, 很快扩展到陆地钻机。随着泵压的升高, 对钻机

中各类钻具的性能要求也将随之提高, 否则, 采用高压大功率泥浆泵后带来的钻井效益

将由于钻具的频繁损坏而殆尽。

国外三缸单作用钻井泵的结构特点如美国三缸泵的液力端，阀箱采用L型，阀箱的吸

入阀和排出阀为分体结构。吸入阀采用螺纹压紧，其壳体与阀箱螺纹联接，球形吸入空

气包。泵机座多为焊接结构，小齿轮用键固定在传动轴上，大齿轮套安装在曲轴上。曲

轴采用直轴与偏心轮一起铸造的结构。采用双列向心球面调心轴承。十字头滑动面经表

面淬火磨削。齿轮采用斜齿或无槽人字齿轮。为了加强易损件的互换，阀腔和活塞杆制

定了相应的 标准。随机辅助工具齐全，有阀座液压拉拔器、液压拆卸器、缸套拆卸器等。

俄罗斯三缸钻井泵的现状 俄罗斯三缸钻井泵起步较晚，发展较慢，至今在钻井实践中，

- 1 -